Les perturbateurs endocriniens 10/04/2017 Les perturbateurs endocriniens Dr Zylberberg SMTE 16/02/2012 1

Le système endocrinien

Modèle classique du système endocrinien Glandes endocrines : situées dans de nombreux organes (thyroïde, surrénales, etc.) Hormones : sécrétées par ces glandes et diffusées dans l’organisme par le sang Récepteurs : situés dans des organes cibles activés par les hormones via différents phénomènes cellulaires

Système endocrinien non classique Hormones produites aussi par le système nerveux central (adrénaline,etc.) Certaines hormones agissent sur les cellules adjacentes au lieu de production (action paracrine) Certaines hormones agissent sur la cellule productrice (action autocrine)

Hormones Hormones hydrosolubles agissent sur des récepteurs membranaires hormones peptidiques (insuline) hormones dérivées d’Acides Aminés (adrénaline) Hormones stéroïdes agissent sur la transcription de l’ADN via des récepteurs intracellulaires ou nucléaires estrogènes androgènes

Affinité sélective entre les hormones et leurs récepteurs Estrogènes et récepteurs estrogéniques, Androgènes et récepteurs androgéniques Mais pour une hormone, plusieurs récepteurs 17 béta-estradiol peut se lier récepteurs alpha (utérus, hypohyse, épididyme) avec effet de stimuler la prolifération cellulaire 17 béta-estradiol peut se lier récepteurs béta (ovaire et prostate) avec effet d’inhiber la prolifération cellulaire

Hormones stéroïdes sexuelles « mâles » Hormones androgènes : testostérone, dihydrostérone Principalement testicules mais aussi ovaires et surrénales Différenciation sexuelle : organes génitaux et caractères secondaires (pilosité, mue de la voix, développement musculaire, répartition des graisses…) Sécrétion testiculaire dès le 2°mois de l’embryon et renforcement à la puberté : spematogénèse Défaut de sécrétion : anomalies-pseudohermaphrodisme

Hormones stéroïdes sexuelles « femelles » Oestrogènes : principalement produites par ovaires, mais faible quantité par testicules et tissu adipeux et surrénales des 2 sexes Formation du système reproducteur féminin Caractères sexuels secondaires à la puberté (seins, pilosité,etc.) Rôle sur croissance osseuse chez F et H Rôle sur maturation sperme dans épididyme Rétention du sodium Augmentation taux sanguins HDL et diminution du LDL

Hormones stéroïdes sexuelles « femelles » Progestérone : principalement produites par ovaires et placenta, mais aussi par les testicules Rôle dans la maturation des ovules Rôle dans la maturation du sperme Préparation à la nidation si fécondation et inhibition ovulation pendant la grossesse

Quelles définitions des Perturbateurs Endocriniens? Terme apparaissant en 1991 Toujours pas de consensus

Définition mécanistique Agence Environnementale Américaine (US EPA) « Agent exogène qui interfère avec la production, la libération, le transport, le métabolisme, la liaison, l’action ou l’élimination des hormones naturelles responsables de l’homéostasie, la reproduction, le développement et le comportement »

Définition mécanistique Définition discutée car : Ne tient compte que des agents exogènes sans aborder les sécrétions internes liées soit à une métabolisation soit à une transmission maternelle

Définition en terme d’effets Union Européenne 1996 « substance exogène qui entraîne des effets délétères sur un organisme vivant ou sa descendance résultant de changements dans la fonction endocrine » Programme International sur la sécurité chimique 2002 (ICPS) « Une substance ou un mélange exogène altérant les fonctions du système endocrinien, et induisant des effets nocifs sur la santé d’un organisme intact, sa descendance ou des sous populations »

PE et environnement Première alarme 1962 Biologiste américaine Rachel Carson publie « Silent spring » Disparition d’oiseaux et absence au printemps Estime que les résidus de pesticides synthétiques, liposolubles et susceptibles de s’accumuler dans les organes (surrénales, glandes sexuelles, thyroïde) constituent une menace latente à l’égal « d’un volcan assoupi »

PE et environnement Actions chez les animaux Echec de l’incubation des oeufs Amincissement de la coquille d’œuf des oiseaux exposés au DDT DDE, principal métabolite du DDT, entraîne une réduction du transport du calcium en agissant via l’inhibition de la synthèse des prostaglandines

PE et environnement Actions chez les animaux A partir des années 1970, femelles gastéropodes marins avec caractères sexuels masculins (phénomène Imposex) Agent identifié début des années 1980 Tributyl étain (TBT) utilisé dans les peintures antisalissures pour bateaux Reproduit au laboratoire chez plusieurs espèces de gastéropodes aux doses de TBT mesurées dans la nature

PE et environnement Actions chez les animaux Altération du développement sexuel chez les alligators exposés aux pesticides dont le DDT suite pollution d’un lac en Floride Concentration d’oestradiol x 2 malformations ovariennes chez femelles Diminution testostérone et diminution pénis chez les mâles

PE et environnement Actions chez les animaux Effets sur la reproduction (féminisation) de certains poissons exposés aux effluents d’eaux usées d’usines de pâte à papier et d’industries chimiques Polychlorobiphényles (PCB) Pesticides organochlorés Alkylphénols Identifiés comme agissant sur le système hormonal et reproducteur des poissons

PE et environnement Actions chez les animaux Altération de la reproduction des phoques de la mer Baltique exposés aux PCB et au DDT(sténoses et occlusions utérines) Masculinisation des femelles ours au Canada exposées PCB Altération de la reproduction des visons exposés aux PCB (morts fœtales, malformations, survie et croissance des nouveaux nés réduites)

Cible des perturbateurs endocriniens Testicules Prostate Tissu adipeux Glande mammaire Hypothalamus Cerveau Hypophyse Thyroïde Système cardiovasculaire Pancréas Ovaires Utérus

PE et fertilité chez l’homme Dans un second temps, signaux d’alerte chez l’homme : Baisse de la fertilité Diminution de plus de 40% du nombre de spermatozoïdes dans le sperme dans certains pays Augmentation du nombre de malformations congénitales : à Paris, pour environ 150 000 naissances/an, fréquence 2% en 1981 à 3,7% en 2005. Augmentation de l’incidence des cryptorchidies et hypospadias

PE et cancer expertise INSERM 2011 Augmentation du cancer de la prostate : le plus fréquent chez l’homme; en France, 25% des nouveaux cas, soit 40 000; très forte augmentation de 5,3%/an entre 1975 et 2000, soit multiplication quasi/4 de leur nombre Augmentation du cancer du sein : en France, leur nombre a presque doublé entre 1980 et 2000 (21 211 cas en 1980 et 41 845 en 2000); 36% des nouveaux cancers féminins. En éliminant l’effet de l’âge, l’incidence a doublé en France de 56,8 à 101,5 pour 100 000, soit +2,4%/an Risque de développer un cancer du sein passé de 4,9% pour une femme née en 1910 à 12,1% pour une femme née en 1950.

PE et cancer L’exemple de chlordécone Principal insecticide organochloré utilisé à partir de 1973 dans les bananeraies en Guadeloupe et Martinique Juillet 1975 : intoxication des travailleurs d’une usine de production en Virginie Atteintes neurologiques et oligospermie, anomalies morphologiques des spermatozoïdes et diminution mobilité Mise en évidence par études in vitro et in vivo des propriétés oestrogéniques Interdite aux USA dès 1976

PE et cancer L’exemple de chlordécone Chlordécone interdite en France en 1991 Classée par le CIRC comme cancérogène possible pour l’Homme en 1979 Etude cas/témoins en Guadeloupe menée entre 2004 et 2007 (623 cas/ 671 témoins) Mise en évidence d’une augmentation du risque de cancer de prostate associée à l’exposition chronique d’adultes à la chlordécone OR = 1,77 (1,21-2,58) pour des concentrations plasmatiques > 1 microg/l et pour des scores d’exposition cumulée les + élevés OR=1,73(1,04-2,88) Suggère une relation causale et en cohérence avec données toxicologiques mais ne suffit pas à la prouver

Incertitudes des effets des PE Effets neurologiques? : altération de la maturation du SNC liée aux perturbations des neuro-hormones; problèmes de comportement Mais Diéthylstilbestrol (DES), les données d’études épidémiologiques conduisent à considérer comme vraisemblable l’augmentation du risque de troubles psychiques chez les personnes exposées in utero au DES (Prescrire juillet 2011)

Incertitudes des effets des PE Effets sur le métabolisme ? : augmentation de l’obésité dont celle de l’enfant. Au Japon, chez les enfants de 10 ans la propension au surpoids serait passé de 4 à 10% pour les G et de 4 à 9% pour les F entre 1970 et 1996. En Angleterre, entre 1984 et 1994, la propension aurait triplé chez les filles de 4 à 11 ans. Résultats uniquement chez les souris d’hyperinsulinémie avec des doses 100 microg/kg/j de BisphénolA ou d’intolérance au glucose avec des doses de 10 microg/kg/j

Incertitudes des effets des PE Effets sur le système immunitaire ? immuno suppression?

Pathologies susceptibles d’être la conséquence d’exposition aux PE Infertilité masculine ou féminine Fausses couches Prématurité Modification des paramètres anthropométriques à la naissance Modification du sex-ratio Endométriose Anomalies du développement de l’appareil génital Pseudohermaphrodisme Thélarche Puberté précoce Dysfonctions érectiles

Pathologies susceptibles d’être la conséquence d’exposition aux PE Atteintes du neurodéveloppement Troubles immunitaires Pathologies thyroïdiennes Cancer du testicule Cancer du sein Cancer de la prostate Obésité Diabète de type II

Mécanismes d’action des PE Blocage des récepteurs des hormones naturelles : - antagonistes Miment les effets de leurs ligands naturels - analogues Modulent la synthèse, le transport, le métabolisme et l’excrétion des hormones naturelles sans agir sur les récepteurs

Mécanismes d’action des PE Analogues œstrogène Oestradiol Bisphénol A DES DDT Nonylphénol Phyto-oestrogènes Ethinyl-oestradiol

Mécanismes d’action des PE Antagoniste des androgènes Phtalates Analogues des androgènes Androstènedione Analogues des hormones thyroïdiennes PCB (activité présumée) Antagonistes des glucocorticoïdes Arsenic (activité présumée)

Sources d’exposition Composés naturels Phytoestrogènes produits par les végétaux Isoflavones Myco-oestrogènes produits par les champignons et les moisissures Zeralénone (maïs utilisé élevage porcin) Hormones naturelles animales oestradiol

Sources d’exposition Produits pharmaceutiques Produits dentaires DES, éthynil-estradiol, kétoconazole… Produits dentaires Bisphénol A… Produits vétérinaires DES, trenbolone… Produits de combustion Dioxines, Furannes, HAP… Produits à usage industriel ou domestique Produits phytosanitaires

Sources d’exposition Produits à usage industriel ou domestique Phtalates, bisphénol A, styrène… Polybromodiphényl éthers, polychlorobiphényles, organoétains… Alkylphénols, parabens… Arsenic, cadmium… Produits phytosanitaires Organochlorés (DDT, chlordécone,...) Vinchlozoline, linuron…

Les Polychlorobiphényls (PCB) 209 composés : Isolants thermiques Décret 87-59 du 02/02/1987 : interdiction en France Polluants durables et ubiquistes (forte persistance, mobilité, capacité à se fixer dans sédiments) Emission via d’anciens appareils ou des batteries Concentrations les plus fortes en milieu aquatique : exemple du Rhône Mais pollution généralisée via transports/atmosphère et phénomènes de bioaccumulation

Les Alkylphénol éthoxylates (APE) Adjuvants détergents dans l’industrie textile, traitement de surface, additifs de désencrage dans l’industrie papetière Peintures à l’eau Adjuvants de formulation de pesticides 4-nonylphénol et 4-tert-octylphénol principaux produits de dégradations des APE : Activité Oestrogénique Diminution fertilité des mammifères Atteinte de l’ADN sur les lymphocytes humains (Harreus U.A. 2002) UE : risques significatifs pour l’environnement aquatique, les sols et les organismes supérieurs

Liste actualisée des PE

PE : Les 5 points du changement de paradigme (Endocrine Society juin 2009) Age : ce n’est plus seulement la dose qui fait le poison mais aussi la période (sensibilité de la période de gestation) Effets différés Effet « coktail » La relation dose-effet non linéaire : effets des faibles doses > effets des fortes doses Effets transgénérationnels

Fenêtre d’exposition Expositions aux PE à l’âge adulte ont des conséquences très différentes des expositions à la période in utero ou périnatale Sensibilité à une exposition in utero plus accrue Bisphenol A : tous effets observés chez l’animal sont consécutifs à une exposition pendant la gestation : cancer du sein, cancer de la prostate, diabète de type 2 et obésité, troubles de la reproduction et troubles neuro- comportementaux

Effets différés : période de latence Chez l’Homme, effets de l’exposition durant les stades de développement peuvent être observés des années plus tard Prise en compte de la période de latence indispensable pour l’évaluation des effets d’une substance PCB interdits en 1987 ou atrazine interdite en 2003, s’interroger sur les effets d’une exposition ancienne des populations adultes, les agents pathogènes pouvant avoir disparu des tissus

Effets différés : Le distilbène (DES) Mis sur le marché en 1948 et retrait en France en 1977 (1971 aux USA) Prescrit pour prévenir les fausses couches pendant quelques semaines Chez les filles : anomalies du développement appareil reproducteur, stérilité, cancers de l’appareil reproducteur Chez les garçons : incidence accrue de l’hypospadias et de la cryptorchidie et anomalies du spermogramme.

« L’effet coktail » Approche traditionnelle de la toxicologie : étude des effets d’une seule substance Etude de Hayes (2006) chez amphibiens Seul le S-métolachlore (herbicide) n’a pas d’effet Associé à l’atrazine, action synergique avec effets délétères Ces 2 substances souvent associées dans des mélanges commerciaux

« L’effet coktail » Exposition à un mélange de 4 substances anti- androgéniques (étude de Kortenkamp de 2008) Di(2-EthylHexyl)Phtalate (DEHP) Vinclozoline (fongicide dans alimentation) Prochloraz (fongicide dans alimentation) Finastéride (substance pharmaceutique) Induisent une réduction distance ano-génitale à des doses qui, individuellement, n’induisent pas d’effet

Absence de dose seuil et de courbe dose/réponse classique Relation dose-effet non linéaire On observe que l’Atrazine peut provoquer un hermaphrodisme chez 60% d’une population de souris à 0,1 ppb et on observe un hermaphrodisme à 25 ppb que chez 20% de la population. Effet plus élevé à faible dose qu’à forte dose.

Absence de dose seuil et de courbe dose/réponse classique Certains perturbateurs endocriniens agissent de concert avec hormones naturelles déjà présentes dans les organismes exposés Même des petites quantités de PE peuvent s’ajouter aux effets d’ensemble indépendamment des seuils existant pour ces PE en l’absence d’hormones naturelles

Effets transgénérationnels Etude de N.Kalfa de 2011 sur la prévalence d’hypospadias chez les petits fils de femmes exposées au Distilbène (DES) Taux d’hypospadias Population générale : 0,2% Enfants DES 1ère génération : 3,5% Enfants DES 2ème génération : 8,2%

Effets transgénérationnels Modifications épigénétiques des cellules germinales (expression des gènes) Ajout de groupement méthyle à l’ADN Altération des protéines histone dans les chromosomes Exposition environnementale continue de la descendance

Effets transgénérationnels Etude Salian et al. 2010 Exposition de rates pendant la gestation à des doses de Bisphénol A auxquelles la population humaine est exposée (1,2 et 2,4 microg/kg/j) Induit une baisse de la fertilité et de la qualité du sperme sur la génération des fils, petits-fils et arrière petits-fils non exposés après leur naissance

Conséquences sur l’évaluation des risques liés aux PE

Rapport de l’ANSES sur le Bisphénol A septembre 2011 Méthode d’analyse de la littérature scientifique prend en compte ce nouveau paradigme Contrairement à l’avis de l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) de septembre 2010 qui considérait que le seuil de 0,05mg/j/kg était une dose journalière admissible ANSES retient les effets « suspectés » sur l’Homme : modification de la fertilité, troubles cardio-vasculaires et le diabète de type 2 Des effets peuvent survenir à la suite d’exposition « notablement inférieures » aux doses de référence 0,05mg/j/kg ne peut être considérée comme une dose protectrice, en particulier pour les femmes enceintes et les jeunes enfants

Réglementation et changement de paradigme

Stratégie européenne sans traduction réglementaire Dans le cadre de cette stratégie communautaire concernant les PE, l’Europe a établi en 2007 une liste préliminaire de 428 substances « prioritaires » susceptibles de perturber le système endocrinien humain 194 d’entres elles sont qualifiées de perturbateurs endocriniens certains. Cette liste comprend plusieurs familles de substances chimiques dont les esters de phtalates, les phytooestrogènes,les dioxines, certains pesticides et métaux lourds, des composés bromés, etc.

Réglementation actuelle européenne Règlement REACH (CE) N° 1907/2006 concernant l’enregistrement, l’évaluation et l’autorisation des substances chimiques Règlement CLP (CE) N° 1272/2008 relatif à la classification, l’étiquetage et l’emballage des substances et des mélanges Directive Cadre Eau N° 2000/60/CE établissant un cadre pour la politique communautaire dans le domaine de l’eau Directive Eaux souterraines N° 2006/118/CE Directive N° 91/414/CE concernant la mise sur le marché des produits de protection des plantes Directive N° 98/8/CE concernant la mise sur le marché de produits biocides

Réglementation européenne et évaluation des risques 4 phases Évaluation des dangers Évaluation de la relation dose-effet Évaluation de l’exposition Caractérisation du risque

Caractérisation des risques « La dose fait le poison » Substances avec effet de seuil : Données expérimentales obtenues chez l’animal avec facteur de sécurité (minimum 100) Valeur Toxicologique de Référence (VTR) considérée comme seuil toxique chez l’Homme Substances sans effet de seuil : Substances cancérogènes de type génotoxique Excès de Risque Unitaire (ERU) Excès de cas de cancers attendus dans une population exposée vie entière (fixée à 70 ans) à l’unité de mesure du polluant concerné

Lacunes du cadre réglementaire actuel pour les risques des PE « Méthodes normalisées pour évaluer les risques chimiques pas conçues pour identifier les PE et anticiper leurs effets probables » « Faiblesse de la réglementation pour identifier les PE, les programmes de surveillance biologique et chimique deviennent de plus en plus importants pour la détection des effets non encore identifiés lors de l’évaluation des risques des substances chimiques. Les programmes actuels n’ont pas la capacité de traiter adéquatement les PE. La surveillance chimique et biologique doit être réalisée de concert »

Lacunes du cadre réglementaire actuel pour les risques des PE « Les protocoles d’analyses et les dispositions pour prendre en compte les « effets coktails » sont totalement inexistantes » « Les protocoles de tests reposent actuellement sur les effets des PE sur le tractus reproducteur mâle et femelle. Ces protocoles doivent être développés pour évaluer les effets des PE sur d’autres tissus »

Cadre réglementaire et valeur seuil pour les PE Difficile de déterminer une valeur seuil Risque d’appliquer des facteurs de sécurité à une dose sans effet et de se retrouver dans une zone de concentration où la substance est active Coexposition avec d’autres PE induise des effets non observés en cas d’exposition seule

Substituer une gestion par le risque par une gestion par le danger Eviter une exposition nocive aux PE Déterminer quelles substances chimiques mises sur le marché sont susceptibles de perturber le système endocrinien chez l’Homme et éliminer ces substances et les produits qui en contiennent du marché Empêcher l’introduction de nouvelles substances chimiques et de produits qui les contiennent ayant le potentiel de perturber le système endocrinien humain, avec évaluations des effets avant mises sur le marché

Conclusion Classification CMR reconnaît le mécanisme d’action mutagène et les deux types d’impact C et R Mais le mécanisme de la Perturbation Endocrinienne n’est pris en compte qu’indirectement avec la classification CMR : Catégorie spécifique PE? Pas de traduction réglementaire de la classification de substances PE en 3 niveaux selon le degré de preuve La classification en PE d’une substance devrait conduire à éliminer au maximum toute exposition humaine?